KR102193728B1 - 발열 유리 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열 유리와 이에 대한 제조 방법에 관한 것으로서, 판 유리; 전도성 물질로 이루어지며, 판 유리의 일면을 코팅하는 코팅 레이어; 코팅 레이어 상면에 형성되는 페이스트 전극부; 및 코팅 레이어 상면에 형성되어, 페이스트 전극부로 전기 에너지를 공급하도록 하는 리본 전극부를 포함하여, 발열 유리의 제조를 저비용 고효율로 이루어질 수 있도록 하여, 제작원가 감소는 물론이며, 제작에 소요되는 시간이 단축되어 생산성까지 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

발열 유리 및 이의 제조 방법{HEATING GLASS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 발열 유리와 이에 대한 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 전도성 박막 코팅 레이어가 형성된 판 유리에 실버 페이스트 스크린 프린팅하고, 이에 리본 전극을 형성한 후, 소성 가능한 온도에서 코팅 유리의 강화 열처리와 전극 소성이 동시에 실시되도록 하여 생산되는 발열 유리 및 이러한 제조 방법에 관한 기술 분야이다.

유리를 경계로 하여 공간이 구획되는 경우, 구획된 공간의 온도 차이가 크게 발생하게 되면, 해당 유리의 표면에는 성에가 발생하는 현상을 흔히 목격할 수 있다.

예컨대, 자동차의 유리는 자동차의 실내·외를 구획하게 되는데, 겨울에는 자동차의 외부 온도가 매우 낮고, 자동차의 실내 온도가 상대적으로 높게 유지가 되는 반면, 자동차의 실내는 탑승자에 의해 수증기가 증가하게 된다. 이에 따라, 자동차 유리는 자동차 외부의 차가운 기온에 의해 냉각이 되어, 자동차 유리의 내부면은 성에가 발생하게 된다.

또 다른 예시로는, 아파트의 실내·외를 구획하는 창문 역시, 사람의 생활이 영위되는 실내는 수증기의 유입이 많은 반면, 창문의 내부 표면은 실외의 차가운 기온에 의해 냉각이 이루어지는바, 성에가 끼는 경우를 종종 볼 수 있다.

유리 표면에 발생한 성에를 해소하기 위하여, 발열 유리가 개발되었다.

발열 유리는 유리 표면에 열전도성 패턴 시트를 부착하거나 유리 표면에 직접 열전도성 패턴을 형성한 후 열전도성 패턴의 양 단자에 전기를 인가하여 열전도성 패턴으로부터 열을 발생시키고 이에 의하여 유리 표면의 온도를 올리는 개념이다.

자동차용 또는 건축용 발열유리는 열을 원활히 발생시키기 위하여 낮은 저항도 중요하지만 유리가 설치되는 공간의 미관을 해치지 않아야 한다. 따라서, 기존의 발열 유리는 ITO 스퍼터링을 통해 제조되었다. 또 다른 방법으로는 사람이 인식하지 못할 정도의 미세 패턴을 포토 리소 그래피 방식으로 유리 표면에 형성함으로써 제조되었다. 그러나 이들 방법은 제조 공정이 복잡하고 재료의 낭비가 심하기 때문에 고비용 저효율의 문제점으로 인해 발열 유리의 보편화에 걸림돌이 되어 왔다.

선행특허 "발열 유리 및 이의 제조방법(출원 번호 제10-2011-0001362호)"에 따르면 투명 전도체 산화물 층이 형성된 유리의 일면에 열전도성 재료를 인쇄하고 소성하여 패턴을 형성한다. 그리고 형성된 면에 접합 필름 및 유리를 순차적으로 적층하여 합착하는 단계로 제조하는 기술적 사상을 개시하고 있다.

그러나 선행 특허와 같은 기술은 그 제조 과정에서 비용이 많이 발생하며, 제조된 발열 유리 역시, 전하의 손실에 따라 부분적으로 일정하지 못한 발열을 나타내는 문제점이 존재하였다.

본 발명에 따른 발열 유리 및 이의 제조 방법은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 발열 유리의 제조를 저비용 고효율로 이루어질 수 있도록 하고자 한다.

둘째, 전도성 페이스트의 길이 방향에 따라, 발열이 일정하게 유지될 수 있는 발열 유리를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 발열 유리 및 이의 제조 방법은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 발열 유리는 판 유리; 전도성 물질로 이루어지며, 상기 판 유리의 일면을 코팅하는 코팅 레이어; 상기 코팅 레이어 상면에 형성되는 페이스트 전극부; 및 상기 페이스트 전극부 상면에 형성되며, 일단은 상기 페이스트 전극부에 접속되고, 타단은 상기 페이스트 전극부로 전기 에너지를 공급하도록 하는 전원에 접속되는 리본 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 코팅 레이어는 스퍼터링되어 상기 판 유리 일면이 증착되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 페이스트 전극부는, 쌍으로 이루어지며, 상기 코팅 레이어의 일 면에 장방향으로 형성되며, 상호 평행하게 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 발열 유리는, 소성 가능한 온도에서 코팅 유리의 강화 열처리와 전극 소성 작업이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 리본 전극부는, 일단은 상기 페이스트 전극부와 일정 각도를 유지하며 상기 페이스트 전극부의 일단에 접속되며, 타단은 상기 일정 각도와 소정의 꺽임 각도를 유지하여 상기 판 유리의 가장자리로부터 돌출 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 페이스트 전극부는, 상기 페이스트 전극부의 단면적이 연속적으로 상이하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리의 상기 페이스트 전극부는, 상기 리본 전극부에 접속된 위치로부터, 상기 페이스트 전극부의 단면적이 연속적으로 증가되어, 상기 리본 전극부와 접속된 위치로부터 거리가 멀어짐에 따라 발생하는 전하량의 손실을 상쇄시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리 제조 방법은 (a) 판 유리 일면을 전도성 물질로 코팅하여 코팅 레이어를 형성하는 단계; (b) 상기 코팅 레이어 상면에 페이스트 전극부를 형성하는 단계; (c) 상기 코팅 레이어, 상기 페이스트 전극부가 형성된 상기 판 유리를 소성 가능한 온도에서 강화 열처리 및 전극 소성 처리를 동시에 진행하는 단계; 및 (d) 상기 페이스트 전극부 상면에 형성되며, 상기 페이스트 전극부에 접속되는 리본 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발열 유리 제조 방법의 상기 (a) 단계는, 상기 코팅 레이어를 스퍼터링하여 상기 판 유리의 일면에 증착시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리 제조 방법의 상기 (b) 단계는, 상기 페이스트 전극부를 쌍으로 형성하되, 상호 평행하게 마주보도록 형성하며, 상기 코팅 레이어의 일면에 장방향으로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리 제조 방법은, 상기 (c) 단계 후, 상기 리본 전극부의 일단은 상기 페이스트 전극부와 일정 각도를 유지하며 상기 페이스트 전극부의 일단에 접속시키며, 상기 리본 전극부의 타단은 상기 일정 각도와 소정의 꺽임 각도를 유지하며 상기 판 유리의 가장자리로부터 돌출 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 유리 제조 방법의 상기 (b) 단계는, 상기 리본 전극부에 접속된 위치로부터, 상기 단면적이 연속적으로 증가되도록 상기 페이스트 전극부를 형성하여, 상기 리본 전극부로부터 거리가 멀어짐에 따라 전하량의 손실을 상쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 발열 유리 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 발열 유리의 제조를 저비용 고효율로 이루어질 수 있도록 하여, 제작원가 감소는 물론이며, 제작에 소요되는 시간이 단축되어 생산성까지 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

둘째, 전도성 페이스트의 길이 방향에 따라, 그 면적을 상이하도록 구성하여, 전도성 페이스트의 길이 방향에 따라 전하의 손실을 상쇄시킬 수 있어, 전도성 페이스트의 길이 방향에 따라 일정한 발열이 유지되는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열 유리를 도시한 사시도이다.
도 2는 길이와 면적에 따라 발열의 정도를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 발열 유리 상에 형성되는 페이스트 전극부의 단면이 연속적으로 증가됨을 도시하는 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 발열 유리를 제작하는 과정으로 도시한 공정도이다.

본 발명에 따른 발열 유리 및 이의 제조 방법은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 발열 유리 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열 유리를 도시한 사시도이다. 도 2는 길이와 면적에 따라 발열의 정도를 설명하기 위한 것이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 발열 유리 상에 형성되는 페이스트 전극부의 단면이 연속적으로 증가됨을 도시하는 부분 사시도이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 발열 유리를 제작하는 과정으로 도시한 공정도이다.

본 발명은 판 유리(10); 코팅 레이어(20); 페이스트 전극부(30); 및 리본 전극부(40)를 포함한다.

먼저, 판 유리(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 평면 혹은 곡면으로 형성된 판 형상의 유리로서, 건물의 외벽, 자동차 유리, 기타 창호의 구성품에 해당한다.

판 유리(10)의 재질은 기본적으로 규사·탄산나트륨·탄산칼슘 등을 고온으로 녹인 후 냉각하면 생기는 투명도가 높은 물체로 이루어지며, 이러한 판 유리(10)의 발생할 수 있는 성에를 제거하기 위하여, 상기 언급한 구성들을 형성시키기 위한, 메인 보디(main body)가 되는 기본 구성이다.

코팅 레이어(20)는 전도성의 물질로 이루어지며, 판 유리(10)의 일면을 코팅하게 된다.

코팅 레이어(20)는 판 유리(10)의 빛 투과율에 거의 지장이 없도록 투명한 박막으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 스퍼터링(sputtering) 기법을 통해 판 유리(10)의 일면 상에 증착되도록 한다.

이후 코팅 레이어(20)가 형성된 판 유리(10)는 재단 그리고 면취(생략 가능) 후, 코팅 레이어(20)의 상면(도 1 참조)의 일부에 한 쌍의 페이스트 전극부(30)를 형성시킨다.

페이스트 전극부(30)는 이들 전도성 층인 코팅 레이어(20)의 양 전극으로서의 기능을 수행하는데, 스크린 프린팅하는 방식으로 코팅 레이어(20)의 상면에 형성된다.

페이스트 전극부(30)는 쌍으로 이루어져서 각기 마주보도록 형성되는 것이 바람직하다. 도 1을 참조하면, 페이스트 전극부(30a, 30b)는 한 쌍으로 이루어지며, 장방향으로 형성되되 상호 평행하게 마주보도록 형성된 것을 볼 수 있다. 이는 상호 전극으로서의 기능을 가지는 이들 페이스트 전극부(30)가 전기 에너지가 인가되는 경우, 각 위치에 따라 전류의 흐름이 일정하게 유지될 수 있도록 하기 위함이다.

페이스트 전극부(30)는 소성 가능한 온도에서 코팅 유리의 강화 열처리 및 전극 소성 공정이 동시에 진행된다.

리본 전극부(40)는 상술한 바와 같은 페이스트 전극부(30)에 전기 에너지를 인가하도록 하는 또 다른 전극으로서, 타단은 외부의 전원(source)에 접속되며, 일단은 상술한 페이스트 전극부(30)의 일단에 접속되어, 페이스트 전극부(30)에 전기를 인가시킨다.

리본 전극부(40) 역시 도 1에 도시된 바와 같이, 일단은 페이스트 전극부(30)의 일단에 접속되되, 페이스트 전극부(30)로부터 일정 각도(θ1)를 형성 및 유지한다. 이러한 일정 각도(θ1)는 사각의 형상을 가진 판 유리(10)에서는 직각을 형성하는 것이 바람직하나, 판 유리(10)의 가장자리 모양에 따라 상이하게 그 각도를 조정할 수 있음은 물론이다. 도 1에서는 이러한 일정 각도를 90°로 도시하고 있는 것은 판 유리(10)의 형상이 사각인 경우에서 최적화된 실시예로서 제시하고 있는 것인바, 반드시 이러한 각도에 의해서 본 발명의 권리 범위가 제한되어서는 안될 것이다.

리본 전극부(40)는 일정한 각도로 페이스트 전극부(30)에 접속되되, 이후 소정의 꺽임 각도(θ2)를 유지하며, 판 유리(10)의 가장자리로부터 돌출형성되도록 할 수 있다. 그리고 리본 전극부(40)는 타단의 종단에는 납땜부(41a, 41b)를 형성시켜, 전원(source)과 직접 혹은 간접적으로 접속되도록 한다.

상술한 리본 전극부(40)는 판 유리(10)의 가장자리로부터 돌출된 영역은 플렉서블(flexible)한 소재로 이루어져, 판 유리(10) 설치되는 환경에 따라 그 배선을 적절히 배치하여 선 정리나 이음을 형성할 수 있도록 한다.

이들 꺽임 각도(θ2) 역시 90°판 유리(10)로부터 돌출된 부분(40a, 40b)이 상호 평행하도록 하기 위해서 제시된 최적화된 실시예에 해당하는바, 반드시 이러한 각도에 의해 본 발명의 권리 범위가 축소 해석되어서는 안될 것이며, 당업자는 본 발명을 실시함에 있어서 본 발명의 기술적 사상의 선해하여 판 유리(10)의 모양에 따라 돌출된 리본 전극부(40)의 꺽임 각도(θ2)를 적절히 조절할 수는 있다.

전류의 열작용으로 발생하는 발열량과 전류, 전압, 저항의 관계에서 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 전극은 발열이 이루어지는 코팅 레이어(20)의 양단에 길이 방향으로 형성되어 전원이 연결된 끝단에서 전극을 따라 길이 방향으로 전하량을 유지하면서 동일한 전류를 형성하고 이 전극 길이 방향의 전 범위에 걸쳐 다시 또 다른 전극을 향하여 코팅 레이어(20)를 가로지르면서 발열이 이루어져야 한다. 이때 전극은 길이방향에 따라 전하량이 유지될 필요성이 있다.

먼저, 도 2(a)에서 동일한 길이를 가지되 상이한 단면적을 가지는 경우, 즉, 단면적 A'>A인 경우, 단면적이 큰 A'의 저항 Q'이 단면적이 작은 A의 저항 Q보다 작으므로 전류가 커져서 전하량이 더 크다.

도 2(b)의 경우, 같은 단면적을 가지더라도, 그 도선의 길이에 따라 상이한 저항을 가짐을 이해할 수 있는데, 구체적으로 L<L'인 경우 길이 L'를 가지는 도선의 저항 Q'가 길이 L을 가지는 도선의 저항 Q보다 커서 전류가 작으므로 전하량이 작은 것을 이해할 수 있다.

이에 따라, 도 3(a)를 참고하면, 리본 전극부(40)에 접속되는 부분인 일단의 단면적(S1)와 타단(S2)의 단면적이 동일한 경우, 길이의 진행함에 따른 전하량의 손실에 따라, S1 부분의 전하량 Q1은 S2 부분의 전하량 Q2와 비교하면 Q1>Q2에 해당하게 된다.

이에 따라, 리본 전극부(40)에서 거리가 멀어짐에 따라 그 단면적을 크게하여 저항이 감소하도록 하여 S1 부분과 S2 부분의 전하량이 동일하게 유지되도록 해야한다.

따라서, 페이스트 전극부(30)는 단면적이 연속적으로 상이하게, 보다 자세하게는, 리본 전극부(40)에 접속된 위치로부터, 페이스트 전극부(30)의 단면적이 연속적으로 증가되어, 리본 전극부(30)와 접속된 위치로부터 거리가 멀어짐에 따라 발생하는 전하량의 손실을 상쇄시키는 것이 바람직하다. 이는 페이스트 전극부(30)의 위치에 따라 균일한 발열이 유지되도록 함에 있어서 매우 중요한 요소이며, 기존의 선행 기술들에서는 개시되지 않은, 본 발명의 특장점 중의 하나이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

10: 판 유리
20: 코팅 레이어(coating layer)
30: 페이스트 전극부
40: 리본 전극부

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. (a) 전도성 물질을 스퍼터링하여 판 유리 일면에 전도성 물질을 증착시킴으로써 상기 판 유리 일면을 코팅하여 코팅 레이어를 형성하는 단계;
   (b) 상기 코팅 레이어 상면에 스크린 프린팅하여 페이스트 전극부를 형성하는 단계;
   (c) 상기 코팅 레이어, 상기 페이스트 전극부가 형성된 상기 판 유리를 소성 가능한 온도에서 강화 열처리 및 전극 소성 처리를 동시에 진행하는 단계; 및
   (d) 상기 페이스트 전극부의 상면에 형성되며, 상기 페이스트 전극부에 접속되는 리본 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 유리 제조 방법.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
   상기 페이스트 전극부의 단면적이 연속적으로 상이하게 형성하는 것을 특징으로 하는 발열 유리 제조 방법.
   
10. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 페이스트 전극부를 쌍으로 형성하되, 상호 평행하게 마주보도록 형성하며, 상기 코팅 레이어의 일면에 장방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발열 유리 제조 방법.
    
11. 제8항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 (c) 단계 후, 상기 리본 전극부의 일단은 상기 페이스트 전극부와 일정 각도를 유지하며 상기 페이스트 전극부의 일단에 접속시키며, 상기 리본 전극부의 타단은 상기 일정 각도와 소정의 꺽임 각도를 유지하며 상기 판 유리의 가장자리로부터 돌출 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 유리 제조 방법.
    
12. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 리본 전극부에 접속된 위치로부터, 상기 페이스트 전극부의 단면적이 연속적으로 증가되도록 상기 페이스트 전극부를 형성하여, 상기 리본 전극부로부터 거리가 멀어짐에 따라 전하량의 손실을 상쇄하는 것을 특징으로 하는 발열 유리 제조 방법.
    

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